KR102401847B1 - 편광 발광 다이오드 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 편광 발광 다이오드 패키지는 제1파장 대역의 빛을 내는 발광 다이오드 칩, 발광 다이오드 칩의 상면과 측면을 둘러싸도록 배치되는 필터층, 필터층 상에 배치되는 변환층, 변환층 상에 배치되는 편광층을 포함하고, 필터층은 제1파장 대역의 빛을 투과하며 제2파장 대역의 빛을 반사하고, 변환층은 제1파장 대역의 빛의 일부를 제2파장 대역의 빛으로 변환하고, 편광층은 제1방향의 편광을 투과하고 제2방향의 편광을 반사한다.
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 편광층을 포함하여 백라이트 유닛에서 편광된 빛을 액정표시패널로 조사하도록 하여 편광 효율을 높일 수 있다. 또한, 발광 다이오드 패키지의 변환층과 발광 다이오드 칩 사이에 필터층을 배치하여 발광 다이오드의 광효율을 높이고 색좌표 편동을 줄일 수 있다.
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 편광층을 포함하여 백라이트 유닛에서 편광된 빛을 액정표시패널로 조사하도록 하여 편광 효율을 높일 수 있다. 또한, 발광 다이오드 패키지의 변환층과 발광 다이오드 칩 사이에 필터층을 배치하여 발광 다이오드의 광효율을 높이고 색좌표 편동을 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 편광 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 특히 발광 효율을 높이고 색좌표의 변동을 줄일 수 있는 편광 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
도 1 및 2는 종래의 액정표시 장치를 나타내는 도면이다.
종래의 액정표시장치는 액정표시패널(110)과 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛은 광원(170, 180)을 포함한다.
광원은 CCFL 또는 발광 다이오드 등을 사용한다. 광원에서 발생한 빛은 백라이트 유닛을 통해 액정표시패널에 조사된다. 백라이트에서 액정표시패널(110)에 조사된 빛은 액정표시패널(110)의 하부 편광판(120)을 통과하며 일정 방향의 편광 성분만 투과되고 나머지 편광 성분은 편광판에 흡수된다. 편광된 빛은 액정표시패널(110) 내의 액정층을 통과하며, 액정 분자의 배열에 따라 편광 방향이 바뀌게 된다. 액정층을 통과한 빛은 바뀐 편광 성분에 따라 상부 편광판을 통과하거나 흡수되어 화상을 표시하게 된다.
편광판을 통과하며 일정 방향의 편광 성분만 투과되기 때문에 사용되지 못하고 버려지는 빛이 많다. 광원에서 발생한 광량에 비해 액정표시장치에 표시되는 화상의 광량은 많이 작다. 액정표시장치의 휘도를 높이고 화질을 향상시키기 위해 편광에 의해 소모되는 광량을 줄이고 광효율을 높이는 것이 필요하다.
본 발명은 액정표시장치의 화질을 향상시키기 위해 편광의 광효율을 높이는 편광 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 편광의 광효율을 높이기 위해 발광 다이오드 패키지에 편광층을 포함하여 백라이트 유닛에서 편광된 빛을 액정표시패널로 조사하도록 한다. 또한, 발광 다이오드 패키지의 변환층과 발광 다이오드 칩 사이에 필터층을 배치하여 발광 다이오드의 광효율을 높이고 색좌표 편동을 줄인다.
본 발명의 일 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지는 제1파장 대역의 빛을 내는 발광 다이오드 칩, 발광 다이오드 칩의 상면과 측면을 둘러싸도록 배치되는 필터층, 필터층 상에 배치되는 변환층, 변환층 상에 배치되는 편광층을 포함하고, 필터층은 제1파장 대역의 빛을 투과하며 제2파장 대역의 빛을 반사하고, 변환층은 제1파장 대역의 빛의 일부를 제2파장 대역의 빛으로 변환하고, 편광층은 제1방향의 편광을 투과하고 제2방향의 편광을 반사한다.
제1파장의 빛은 청색 또는 녹색일 수 있으며, 필터층은 발광 다이오드 칩 표면에 형성될 수 있다.
필터층 또는 변환층의 측면 및 편광층의 아래에 배치되는 반사몰드를 포함할수 있으며, 반사몰드는 측면으로 향하는 빛을 반사하여 상기 편광층으로 향하도록 한다.
또는, 상기 필터층과 상기 변환층 사이에 배치되는 투명몰드를 포함할 수 있으며, 투명몰드는 하면에 필터층이 형성된다.
필터층은 다수의 박막을 갖을 수 있다.
다수의 박막은 서로 다른 굴절률을 가지는 둘 이상의 물질이 반복되어 적층될 수 있다.
편광층은 와이어 그리드 편광자를 갖을 수 있다.
또는 본 발명의 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지는 청색 발광 다이오드 칩, 청색 발광 다이오드 칩 상의 청색 투과 필터, 청색 투과 필터 상의 변환층, 변환층 상의 편광층 및 몰드를 포함하며, 몰드 안에 청색 발광 다이오드 칩 및 상기 청색 투과 필터가 배치될 수 있다.
청색 투과 필터는 청색 발광 다이오드 칩을 둘러싸며, 청색 빛은 투과하고 적색, 녹색 및 황색 빛은 반사할 수 있다.
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 편광층(240)을 배치하여, 광원에서 편광된 빛을 발생한다. 백라이트 유닛에서 편광된 빛을 액정표시패널에 조사하기 때문에 액정표시패널의 하부 편광판을 삭제할 수 있다. 편광판에 비해 광효율이 향상되어 편광의 광량이 향상된다.
또한, 발광 다이오드 칩 상에 필터층을 형성하여 발광 다이오드 칩에서 발생된 빛은 통과시키고 변환층에서 변환된 파장의 빛은 반사하여 다시 발광 다이오드 칩으로 입사되는 것을 방지함으로써 광 변환 효율을 향상시키고 색좌표 변동을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 직하형 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 에지형 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변환층(230) 및 필터층(220)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 필터층(220)의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 편광층(240)과 필터층(220)을 적용한 편광 발광 다이오드 패키지를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 사용한 직하형 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 사용한 에지형 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 에지형 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변환층(230) 및 필터층(220)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 필터층(220)의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 편광층(240)과 필터층(220)을 적용한 편광 발광 다이오드 패키지를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 사용한 직하형 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 사용한 에지형 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩(210), 필터층(220), 변환층(230) 및 편광층(240)을 포함한다.
기판상에 발광 다이오드 칩(210)이 배치된다. 발광 다이오드 칩(210)은 플립칩(Flip chip), 래터럴칩(Lateral chip), 버티컬칩(Vertical chip)이 사용될 수 있으며, 편광에 의해 광손실이 발생하기 때문에 높은 광량을 낼 수 있는 플립칩을 사용하는 것이 바람직하다. 플립칩은 전극 연결부가 출광 방향의 반대방향에 모두 위치하며 상면으로 대부분의 빛을 출광하고 측면으로도 일부 광이 출광된다. 발광 다이오드 칩(210)은 청색 또는 녹색의 발광 다이오드를 사용하며, 발광 다이오드 칩(210)에서 발생한 빛은 청색 또는 녹색의 단파장 대역을 가진다.
발광 다이오드 칩(210) 상에 필터층(220)이 배치된다. 필터층(220)은 발광 다이오드에서 발생한 파장 대역의 빛은 통과시키고, 다른 파장의 빛은 반사하여 발광 다이오드 칩(210)으로 입사되는 것을 방지한다. 예를 들어 청색 발광 다이오드 칩(210)을 사용한 경우 필터층(220)은 청색 대역의 빛을 통과시키도록 하고, 녹색 발광 다이오드 칩(210)을 사용한 경우 필터층(220)은 녹색 대역의 빛을 통과시키도록 할 수 있다. 또는 청색 발광 다이오드 칩(210) 및 녹색 발광 다이오드 칩(210)을 사용한 경우 필터층(220)은 청색 대역의 빛 및 녹색 대역의 빛을 통과시키도록 할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고 발광 다이오드 칩(210)의 종류에 따라 필터층(220)의 특성을 조절하여 적용할 수 있다.
필터층(220)은 다수의 박막으로 형성된다. 다수의 박막은 서로 다른 굴절률을 가지는 두 물질 또는 셋 이상의 물질을 반복하여 적층할 수 있다. 굴절률의 차이를 반복적으로 형성하여 특정 파장 영역의 빛이 통과되지 못하게 한다. 예를 들어 필터층(220)은 금속 산화물(SiO2, TiO2, Ti3O5, Ta2O5, Y2O3, ZrO2, HfO2, Al2O3, Nb2O5 등) 또는 금속 물질(MgF2, Na3AlF6, Al, Ag, Cr 등)을 포함할 수 있다. 적층되는 물질과 두께를 조절하여 투과되는 파장 영역을 조절할 수 있다. 적층되는 물질의 굴절률(n), 반사하려는 파장(λ)일 때, λ/(4n) 두께의 저굴절률층과 고굴절률층을 교대로 적층한다. 여러 번 반복하여 적층 할수록 반사율이 높아진다.
일 예로 500~600nm 의 빛을 반사하기 위해 높은 굴절률(2.59@500nm)의 TiO2를 약 50~60nm 두께로 낮은 굴절률(1.462@500nm)의 SiO2를 약 90~100nm 두께로, 수회 반복하여 적층하여 청색광은 투과하고 녹색광, 황색광 및 적색광은 반사하도록 형성할 수 있다. 또는 600~700nm 이상의 빛을 반사하기 위해 높은 굴절률(2.509@600nm)의 TiO2를 약 60~70nm, 낮은 굴절률(1.458@600nm)의 SiO2를 약 100~120nm 두께로, 수회 반복하여 적층하여 청색광 및 녹색광은 투과하고 적색광은 반사하도록 형성할 수 있다. 예를 들어 필터층(220)은 청색 투과 필터, 녹색 투과 필터, 황색 반사 필터, 적색 반사 필터 및 녹색 반사 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발광 다이오드 칩(210)이 빛을 낼 때 동시에 많은 열을 내기 때문에 발광 다이오드 패키지는 열에 강한 재료들을 사용해야 한다. 필터층(220)은 발광 다이오드 칩(210)에 바로 형성되기 때문에 더욱 열에 강한 재료가 필요하다. 필터층(220)은 열에 강한 무기물을 증착하여 형성하므로 발광 다이오드 칩(210) 또는 발광 다이오드 칩(210)을 제조하기 위한 웨이퍼 상에 바로 증착하여 형성할 수 있다. 발광 다이오드 칩(210)으로 플립칩 방식을 사용할 경우 플립칩은 상면으로 주로 빛을 출광하지만 측면으로도 일부 출광되기 때분에 발광 다이오드 칩(210)의 측면에도 필터층(220)을 형성하는 것이 바람직하다. 따라서 발광 다이오드 칩(210) 상태로 무기물을 반복하여 증착하여 발광 다이오드 칩(210)의 상면과 측면에 필터층(220)을 형성하는 것이 바람직하다.
필터층(220)을 발광 다이오드 칩(210) 표면에 바로 형성할 경우 계면에서 발생할 수 있는 전반사 등을 손실을 방지하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 필터층(220)은 저굴절률 물질과 고굴절률 물질이 교대로 배치되므로 발광 다이오드 칩(210)과 접하는 면에는 굴절률이 비슷한 층을 배치하여 광 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 위쪽면도 위쪽층의 물질과 굴절률이 비슷한 층을 배치하여 전반사를 방지하고 빛이 잘 투과 되로록 하는 것이 바람직하다.
필터층(220) 상에 변환층(230)이 배치된다. 변환층(230)은 형광체 또는 양자점(Quantum dot)물질을 포함하며, 발광 다이오드에서 출광된 단파장 대역의 빛의 일부는 투과하고, 일부는 흡수하여 장파장 대역의 빛으로 변환한다. 발광 다이오드에서 출광된 빛과 변환층(230)에서 변환된 빛이 섞여서 백색광을 나타내게 된다.
예를 들어 청색 발광 다이오드 칩(210)에서 청색 파장 대역의 빛을 출광할 경우 변환층(230)은 황색 형광체를 포함하여 청색 파장 대역의 빛을 황색 파장 대역의 빛으로 변환할 수 있다. 청색 파장 대역의 빛과 황색 파장 대역의 빛이 합쳐져 백색광을 나타낼 수 있다. 또는, 변환층(230)은 녹색 및 적색 형광체를 포함하여 청색 파장 대역의 빛을 녹색 파장 대역의 빛과 적색 파장 대역의 빛으로 변환할 수 있다. 청색 파장 대역의 빛, 녹색 파장 대역의 빛 및 적색 파장 대역의 빛이 합쳐져 백색광을 나타낼 수 있다.
변환층(230)에서 변환된 빛이 발광 다이오드 패키지의 바깥쪽으로 출광되어야 그 빛을 사용할 수 있다. 바깥쪽으로 출광되지 않고 다시 발광 다이오드 칩(210)방향으로 입사되는 빛은 흡수되어 사라질 수 있다. 본 발명의 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩(210)과 변환층(230) 사이에 필터층(220)을 배치하여 변환층(230)에서 변환된 빛을 반사하여 발광 다이오드 칩(210)으로 입사되는 것을 방지하고, 발광 다이오드 패키지의 바깥쪽으로 출광하여 광 변환 효율을 높일 수 있다.
예를 들어 변환층(230)이 황색 형광체를 포함하여 황색 파장 대역의 빛을 낼 경우 필터층(220)은 황색 파장 대역의 빛을 반사하도록 하고, 변환층(230)이 녹색 및 적색 형광체를 포함하여 녹색 및 적색 파장 대역의 빛을 낼 경우 필터층(220)은 녹색 및 적색 파장 대역의 빛을 반사하도록 한다. 본 발명은 이에 한정되지 않고 발광 다이오드 칩(210)과 변환층(230)의 형광체의 종류에 따라 필터층(220)의 특성을 조절하여 적용할 수 있다. 예를 들어 변환층(230)은 황색, 녹색 및 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함하거나 황색, 녹색 및 적색 양자점 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
변환층(230)상에 편광층(240)을 배치한다. 편광층(240)은 일정 방향의 편광 성분만을 투과시켜 편광을 생성한다. 광원인 발광 다이오드 패키지에서 편광이 발생하여 백라이트 유닛에서 액정표시패널로 편광을 조사하기 때문에 액정표시패널의 하부 편광판이 없이도 액정표시장치가 동작할 수 있다.
편광층(240)은 필름을 연신하여 제작된 편광필름 등을 사용할 수 있다. 본 발명은 발광 다이오드 패키지 내에 편광층(240)을 포함하기 때문에 많은 열이 발생하므로, 발열에 강한 와이어 그리드 편광자(WGP: wire-grid polaizer)를 사용하는 것이 바람직하다.
와이어 그리드 편광자는 미세한 간격으로 금속 와이어를 나란히 배치하여 형성한다. 편광되지 않은 빛이 편광자에 입사되면 와이어 그리드에 평행한 편광 성분은 반사되고 와이어 그리드에 수직 방향의 편광 성분은 투과시켜 선편광을 생성한다. 반사된 편광 성분은 다시 재사용되어 와이어 그리드 편광자는 흡수 방식의 편광자보다 편광의 광량이 크고 효율이 높다.
와이어 그리드 편광자의 금속 와이어는 전기 전도성이 높은 물질로 형성된다. 예를 들어 알루미늄, 금, 은, 카본 나노튜브 등이 사용될 수 있다. 형성방법은 리소그래피, 리프트 오프, 임프린팅 등을 방법으로 형성될 수 있다. 금속 와이어는 1nm ~ 500nm 범위의 폭으로 2nm ~ 1000nm 범위의 주기로 형성된다. 금속 와이어의 폭과 주기에 따라 편광의 효율과 특성이 달라진다.
금속 와이어의 폭은 편광하려는 빛의 파장보다 작아야하며 폭이 작을수록 편광 효율은 증가한다. 폭이 너무 작을 경우 제작이 어려우므로 25nm ~ 100nm 범위의 폭이 바람직하며 50nm 내외의 폭이 더욱 바람직하다. 주기는 폭의 1.5배 ~ 3배가 되는 것이 바람직하며 2배가 더욱 바람직하다. 즉, 폭과 비슷한 간격으로 반복되는 것이 바람직하다. 금속 와이어의 높이는 높을수록 편광 효율이 높아지나 너무 높을 경우 제작이 어려우므로 폭의 1배 ~ 5배가 되는 것이 바람직하며 3배 ~ 4배가 되는 것이 더욱 바람직하다.
금속 와이어의 재료는 전기 전도성이 높은 물질을 사용한다. 금(Au), 은(Ag)은 전기 전도성이 높으나 단파장 대역을 빛을 일부 흡수하기 때문에, 전기 전도성이 높고 가시광선 대역의 빛의 투과도가 높은 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 바람직하다.
필터층(220)의 측면 또는 변환층(230)의 측면에 반사몰드(250)가 배치된다. 반사몰드(250)는 발광 다이오드 패키지의 측면으로 빛이 출광되는 것을 방지하고 편광층(240)을 지지한다. 편광층(240)을 통과하지 않고 발광 다이오드 패키지의 측면으로 빛이 출광될 경우 편광이 되지 않은 빛이 발생하여 효율이 저하될 수 있다. 반사몰드(250)는 빛을 반사하는 재질로 형성되거나 측면에 반사체를 포함하여 측면으로 향하는 빛을 안쪽으로 반사시키고 편광층(240)을 통해 출광되도록 한다. 예를 들어 반사몰드(250)는 PCT:poly cyclohexylene dimethylene, Terephthalate, EMC:epoxy molding compound, PC:poly carbonate 등으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지를 나타낸 도면이다. 이전 실시예와 중복되는 구성은 동일한 특징을 포함할 수 있다. 이어서 이전 실시예와 차이가 나는 구성 위주로 설명한다.
발광 다이오드 칩(210)이 배치된 기판상에 필터층(220)이 형성된 투명몰드(250)가 배치된다. 투명몰드(250)는 발광 다이오드 칩(210)이 배치되는 오목부를 포함한다. 필터층(220)은 투명몰드(250)의 아랫면에 형성되며, 발광 다이오드 칩(210)이 배치되는 영역에 형성되거나 오목부에 형성될 수 있다. 발광 다이오드 칩(210)의 측면으로 출광되는 빛이 필터층(220)을 통과할 수 있도록 필터층(220)은 발광 다이오드 칩(210)을 둘러싸도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 필터층(220)은 오목부 전체에 형성되거나 투명몰드(250) 아랫면 전체에 증착 등의 방법으로 바로 형성될 수 있다.
기판상에 발광 다이오드 칩(210)이 배치되고 그 위에 필터층(220)이 형성된 투명몰드(250)를 배치하기 때문에 발광 다이오드 칩(210)이 배치되고 전극을 연결하기 위한 와이어 본딩 등의 공간이 확보할 수 있다. 따라서 발광 다이오드 칩(210)으로 플립칩뿐만 아니라 버티컬칩, 래터럴칩 등이 사용될 수 있다.
필터층(220)을 통과한 빛이 투명몰드(250)를 투과할 수 있도록 투명몰드(250)는 투명한 재질의 유리나 플라스틱을 사용한다. 투명몰드(250)의 측면에는 반사체를 포함할 수 있다. 반사체는 발광 다이오드 패키지의 측면으로 향하는 빛을 반사하여 변환층(230)과 편광층(240)을 통해 출광되도록 한다.
투명몰드(250)의 아랫면에 필터층(220)을 형성하고 윗면에 변환층(230)과 편광층(240)을 형성한 후 발광 다이오드 칩(210)이 배치된 기판에 투명몰드(250)을 배치하면 필터층(220), 변환층(230) 및 편광층(240)을 한번의 공정으로 형성할 수 있다. 투명몰드(250)와 발광 다이오드 칩(210) 사이의 공간에는 굴절률이 비슷한 레진 등을 추가할 수도 있다.
도 5는 청색 발광 다이오드 칩(210)과 녹색 및 적색 형광체가 포함된 변환층(230)을 나타낸 도면이다. 청색 발광 다이오드 칩(210)에서 발생된 청색 파장 대역의 빛(B)는 필터층(220)을 투과하여 변환층(230)에 입사된다. 입사된 빛은 변환층(230)에서 녹색 형광체에 의해 녹색 파장 대역의 빛(G) 또는 적색 형광체에 의해 적색 파장 대역의 빛(R)으로 변환된다.
변환층(230)을 투과한 청색 파장 대역의 빛(B)와 변환층(230)에서 변환된 녹색 파장 대역의 빛(G) 및 적색 파장 대역의 빛(R)은 편광층(240)으로 입사된다. 일정 편광 성분의 빛은 편광층(240)을 투과하고 나머지는 다시 반사된다. 편광층(240)에 의해 반사된 녹색 파장 대역의 빛(G) 및 적색 파장 대역의 빛(R)은 발광 다이오드 칩(210)으로 입사되지 않고 필터층(220)에 의해 편광층(240) 방향으로 다시 반사되어 재사용된다.
녹색 파장 대역의 빛(G) 및 적색 파장 대역의 빛(R)이 발광 다이오드 칩(210)으로 입사되면 흡수가 되어 손실된다. 본 발명의 실시예에 따른 편광 발광 다이오드 패키지는 이를 방지하여 광효율이 향상되고 편광의 광량이 향상된다. 또한, 녹색 파장 대역의 빛(G) 및 적색 파장 대역의 빛(R)이 다시 반사되어 출광되기 때문에 광 변환 효율이 향상되고 색좌표 변동을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 필터층의 투과율을 나타낸 그래프이다. (a)는 빛의 파장에 따른 필터층의 투과율이고, (b)는 빛의 파장에 따른 필터층의 반사율을 나타낸다. (c)는 청색 발광 다이오드 칩의 출광 파장을 나타낸다. 400nm ~ 500nm 범위의 파장의 빛에 대해서 평균 91.32%의 투과율을 보였다. 특히, 청색 발광 다이오드 칩이 출광하는 빛의 파장인 443±5nm 범위의 파장의 빛에 대해서 93.98%의 투과율을 얻었다. 550nm ~ 700nm 범위의 파장의 빛은 거의 투과되지 않았으며 대부분 반사되었다.
| 복사속 (W) | 편광도 (%) | 유효 편광량 (W) | |
| (a) | 0.0762 | 50 | 0.0382 |
| (b) | 0.0510 | 99.99 | 0.0510 |
| (c) | 0.0541 | 99.99 | 0.0541 |
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 편광층과 필터층의 적용에 따른 편광량을 나타낸 표이다.
(a)는 도 7a와 같이 발광 다이오드 칩(210)과 변환층(230)을 포함하는 발광 다이오드 패키지이다. 이 경우 복사속(Radiant flux)이 0.0762W의 광량의 빛이 발생하였다. (b)는 도 7b와 같이 발광 다이오드 칩(210)과 변환층(230) 및 편광층(240)을 포함하는 발광 다이오드 패키지이다. 이 경우 복사속(Radiant flux)이 0.0510W의 광량의 빛이 발생하였다. (c)는 도 7c와 같이 발광 다이오드 칩(210)과 필터층(220), 변환층(230) 및 편광층(240)을 포함하는 발광 다이오드 패키지이다. 이 경우 복사속(Radiant flux)이 0.0541W의 광량의 빛이 발생하였다.
편광층(240)이 있는 경우(b) 없는 경우(a)보다 광량이 줄어들었으나 편광판을 통과할 경우 광량이 절반으로 감소하기 때문에 유효 편광량(비편광 광량 ×편광도)은 0.0128W, 34% 늘어난 것을 확인할 수 있다. 즉, 실제 액정표시패널에 입사되는 편광의 광량은 증가한다.
필터층(220)과 편광층(240)이 있는 경우(c) 편광층(240)만 있는 경우(b)보다 광량이 0.0031W, 6% 증가했으며, 편광층(240)이 없는 경우(a) 보다 유효 편광량이 0.0159W, 42% 증가했다.
즉, 필터층(220)과 편광층(240)을 동시에 적용할 경우 효율이 42% 증가했으며 따라서 액정표시장치의 휘도가 향상되거나 광원의 수를 줄여도 동일한 휘도를 나타낼 수 있다.
도 8 및 9는 본 발명의 실시예에 따른 편광 발광 다이오드를 적용한 액정표시장치를 나타낸 도면이다. 광원(370, 380)에서 편광된 빛을 내기 때문에 종래의 액정표시장치에 비해 하부 편광판(120)이 필요 없어 제거할 수 있다. 또한, 광 효율이 향상되어 광량이 늘어나기 때문에 프리즘 시트 등 휘도를 높이기 위한 광학 시트(130)도 추가로 생략할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
210: 발광 다이오드 칩
220: 필터층
230: 변환층
240: 편광층
220: 필터층
230: 변환층
240: 편광층
Claims (11)
- 제1파장 대역의 빛을 내는 발광 다이오드 칩;
상기 발광 다이오드 칩의 상면과 측면을 둘러싸도록 배치되며, 상기 제1파장 대역의 빛을 투과하며 제2파장 대역의 빛을 반사하는 필터층;
상기 필터층 상에 배치되며, 상기 제1파장 대역의 빛의 일부를 상기 제2파장 대역의 빛으로 변환하는 변환층;
상기 변환층 상에 배치되며, 제1방향의 편광을 투과하고 제2방향의 편광을 반사하는 편광층; 및
상기 필터층과 상기 변환층 사이에 배치된 투명 몰드를 포함하고,
상기 투명 몰드는 상기 발광 다이오드 칩이 삽입되도록 오목하게 형성된 오목부를 포함하고,
상기 필터층은 상기 오목부의 하면에 배치된 편광 발광 다이오드 패키지. - 제1항에서,
상기 제1파장의 빛은 청색 또는 녹색인 편광 발광 다이오드 패키지. - 제1항에서,
상기 필터층은 상기 발광 다이오드 칩 표면에 형성된 편광 발광 다이오드 패키지. - 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 필터층은 다수의 박막을 갖는 편광 발광 다이오드 패키지. - 제6항에서,
상기 다수의 박막은 서로 다른 굴절률을 가지는 둘 이상의 물질이 반복되어 적층된 편광 발광 다이오드 패키지. - 제1항에서,
상기 편광층은 와이어 그리드 편광자를 갖는 편광 발광 다이오드 패키지. - 청색 발광 다이오드 칩;
상기 청색 발광 다이오드 칩 상의 청색 투과 필터;
상기 청색 투과 필터 상의 변환층;
상기 변환층 상의 편광층; 및
상기 청색 발광 다이오드 칩 및 상기 청색 투과 필터가 안에 배치된 몰드를 포함하고,
상기 몰드는 상기 청색 투과 필터와 상기 청색 발광 다이오드 칩이 삽입되도록 오목하게 형성된 오목부를 포함하고,
상기 청색 투과 필터는 상기 오목부의 하면에 배치된 편광 발광 다이오드 패키지. - 제9항에서,
상기 청색 투과 필터는 상기 청색 발광 다이오드 칩을 둘러싸며, 청색 빛은 투과하고 적색, 녹색 및 황색 빛은 반사하는 편광 발광 다이오드 패키지. - 제1파장 대역의 빛을 내는 발광 다이오드 칩;
상기 발광 다이오드 칩의 상면 및 측면을 둘러싸도록 배치되며, 상기 제1파장 대역의 빛을 투과하며 제2파장 대역의 빛을 반사하는 필터층;
상기 필터층 상에 배치되며, 상기 제1파장 대역의 빛의 일부를 상기 제2파장 대역의 빛으로 변환하는 변환층;
상기 변환층 상에 배치되며, 일정 방향의 편광 성분을 투과시키는 편광층; 및
상기 변환층의 측면에 접촉하여 배치되는 반사 몰드를 포함하고,
상기 반사 몰드는 상기 편광층의 아래에 배치되어, 측면으로 향하는 빛을 반사하여 상기 편광층의 하부면으로 향하도록 하는 편광 발광 다이오드 패키지.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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| GRNT | Written decision to grant |